想象一下，把一個網球扔到臥室的床墊上。網球會使床墊有點彎曲
，但不是永久性的--把球撿起來，床墊就會恢複到原來的位置和強度。科學家稱這是一種彈性狀態。另一方麵，如果你扔下重物--如冰箱--lilianghuijiangchuangdiantuidaokexuejiasuoshuodesuxingzhuangtai。zaizhegeyiyishang
，suxingzhuangtaiyunibingxianglidesuliaonaipingbutong
，ershiyizhongcailiaoyuanzijiegoudeyongjiuxingzhongxinpailie。dangniyikaibingxiangshi

，chuangdianhuibeiyasuo
，zhishaokeyishuoshibushufude。

但(dan)是(shi)，材(cai)料(liao)的(de)彈(dan)塑(su)性(xing)轉(zhuan)變(bian)不(bu)僅(jin)僅(jin)關(guan)係(xi)到(dao)床(chuang)墊(dian)的(de)舒(shu)適(shi)度(du)。了(le)解(jie)當(dang)一(yi)種(zhong)材(cai)料(liao)在(zai)高(gao)壓(ya)下(xia)從(cong)彈(dan)性(xing)過(guo)渡(du)到(dao)塑(su)性(xing)時(shi)，在(zai)原(yuan)子(zi)層(ceng)麵(mian)上(shang)發(fa)生(sheng)了(le)什(shen)麼(me)，可(ke)以(yi)讓(rang)科(ke)學(xue)家(jia)為(wei)航(hang)天(tian)器(qi)和(he)核(he)聚(ju)變(bian)實(shi)驗(yan)設(she)計(ji)更(geng)強(qiang)大(da)的(de)材(cai)料(liao)。

到dao目mu前qian為wei止zhi，科ke學xue家jia們men在zai過guo去qu未wei能neng捕bu捉zhuo到dao材cai料liao轉zhuan變bian為wei塑su性xing的de清qing晰xi圖tu像xiang，使shi他ta們men對dui微wei觀guan原yuan子zi在zai決jue定ding離li開kai其qi舒shu適shi的de彈dan性xing狀zhuang態tai並bing進jin入ru塑su性xing世shi界jie時shi正zheng在zai做zuo什shen麼me一yi無wu所suo知zhi。

美國能源部SLACguojiajiasuqishiyanshidekexuejiamenshoucibuzhuodaoleyigeweixiaodelvdanjingyangpincongdanxingzhuangtaiguodudaosuxingzhuangtaishidegaofenbianlvzhaopian。zhexietuxiangjiangshikexuejiamennenggouzaixianxiangfashengdewuwanyifenzhiyimiaoneiyucecailiaozaijinglisuxingzhuanbianshidebiaoxian。zhexiefaxianzuijinfabiaozai《自然通訊》雜誌上。

kexuejiamenxuyaozailvzhijingtiyangpinshangshijialiliangyipaishetuxiang，erbingxiangxianrantaida。xiangfan，tamenliyongyigegaonengjiguangqiyongliqiaojijingti，shiqizhuangtaicongdanxingbianweisuxing。

科學家們利用SLAC的快速 “電子相機”
，或兆電子伏超快電子衍射(MeV-UED)yiqi，zaijiguangchanshengdechongjiboyasuojingtishi，jianggaonengdianzishuchuanguojingti。gaidianzishuduijingtizhongdelvhehedianzidesansheshikexuejianenggoujingquediquedingyuanzijiegou。dangjiguangjixuyasuoyangpinshi

，kexuejiamenpaishelejizhangkuaizhao，xingchengleyizhongjingtizaisuxingguochengzhong“跳舞的定格電影”。

更具體地說，高分辨率的快照向科學家們展示了樣品中何時以及如何出現線狀缺陷--這是一種材料被擊中的力量大到無法恢複的第一個跡象。

線(xian)狀(zhuang)缺(que)陷(xian)就(jiu)像(xiang)網(wang)球(qiu)拍(pai)上(shang)的(de)斷(duan)線(xian)。例(li)如(ru)，如(ru)果(guo)你(ni)用(yong)你(ni)的(de)網(wang)球(qiu)拍(pai)輕(qing)輕(qing)地(di)打(da)一(yi)個(ge)網(wang)球(qiu)
，你(ni)的(de)網(wang)球(qiu)拍(pai)的(de)線(xian)會(hui)振(zhen)動(dong)一(yi)下(xia)，但(dan)會(hui)回(hui)到(dao)它(ta)們(men)原(yuan)來(lai)的(de)位(wei)置(zhi)。然(ran)而(er)

，如(ru)果(guo)你(ni)用(yong)球(qiu)拍(pai)打(da)保(bao)齡(ling)球(qiu)，球(qiu)線(xian)就(jiu)會(hui)變(bian)形(xing)離(li)開(kai)原(yuan)位(wei)，無(wu)法(fa)反(fan)彈(dan)。同(tong)樣(yang)地(di)
，當(dang)高(gao)能(neng)激(ji)光(guang)擊(ji)中(zhong)鋁(lv)晶(jing)體(ti)樣(yang)品(pin)時(shi)，晶(jing)體(ti)中(zhong)的(de)一(yi)些(xie)原(yuan)子(zi)行(xing)會(hui)移(yi)位(wei)。使(shi)用(yong)MeV-UED的電子照相機跟蹤這些移動--線狀缺陷--顯示了晶體從彈性到塑性的過程。

科學家們現在有了這些線狀缺陷的高分辨率圖像，揭示了缺陷生長的速度以及它們一旦出現後是如何移動的，SLAC科學家Mianzhen Mo說。

Mianzhen說：“了(le)解(jie)塑(su)性(xing)變(bian)形(xing)的(de)動(dong)態(tai)，將(jiang)使(shi)科(ke)學(xue)家(jia)能(neng)夠(gou)在(zai)材(cai)料(liao)的(de)晶(jing)格(ge)結(jie)構(gou)中(zhong)添(tian)加(jia)人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)。這(zhe)些(xie)人(ren)工(gong)缺(que)陷(xian)可(ke)以(yi)提(ti)供(gong)一(yi)個(ge)保(bao)護(hu)屏(ping)障(zhang)，使(shi)材(cai)料(liao)在(zai)極(ji)端(duan)環(huan)境(jing)中(zhong)的(de)高(gao)壓(ya)下(xia)不(bu)發(fa)生(sheng)變(bian)形(xing)。”

實驗人員快速、清晰的圖像的關鍵是MeV-UED的高能電子，它使該團隊能夠每半秒拍攝一次樣品圖像。“大多數人在UED實驗中使用相對較小的電子能量，但我們在實驗中使用的是100倍的高能電子，”SLAC的傑出科學家Xijie Wang說。“在高能量下，你在更短的脈衝中獲得更多的粒子，這提供了質量極佳的3D圖像和更完整的過程圖。”

研究人員希望將他們對塑性的新理解應用於不同的科學應用，例如加強用於高溫核聚變實驗的材料。高能密度科學主任Siegfried Glenzer說
，迫切需要更好地了解材料在極端環境中的反應，以預測它們在未來聚變反應堆中的性能。

Glenzer說：“這項研究的成功將有望促使實施更高的激光功率來測試更多種類的重要材料。”

該團隊有興趣為將在ITER托卡馬克進行的實驗測試材料
，該設施希望成為第一個產生持續聚變能量的設施。

MeV-UED是Linac相幹光源（LCLS）用戶設施的一個儀器，由SLAC代表DOE科(ke)學(xue)辦(ban)公(gong)室(shi)運(yun)營(ying)。部(bu)分(fen)研(yan)究(jiu)是(shi)在(zai)洛(luo)斯(si)阿(e)拉(la)莫(mo)斯(si)國(guo)家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)綜(zong)合(he)納(na)米(mi)技(ji)術(shu)中(zhong)心(xin)進(jin)行(xing)的(de)，該(gai)中(zhong)心(xin)是(shi)美(mei)國(guo)能(neng)源(yuan)部(bu)科(ke)學(xue)辦(ban)公(gong)室(shi)的(de)用(yong)戶(hu)設(she)施(shi)。能(neng)源(yuan)部(bu)科(ke)學(xue)辦(ban)公(gong)室(shi)提(ti)供(gong)了(le)支(zhi)持(chi)，部(bu)分(fen)是(shi)通(tong)過(guo)SLAC的實驗室指導研究和發展計劃。